WO2014092171A1 - 電気的接点部材および検査用接続装置 - Google Patents

電気的接点部材および検査用接続装置 Download PDF

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WO2014092171A1
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electrical contact
contact member
metal element
carbon coating
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平野　貴之
川上　信之
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株式会社神戸製鋼所
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Definitions

  • the present invention relates to an electrical contact member and a connection device for inspection having the electrical contact member.
  • An electrical contact member (contact terminal) used in the inspection connecting device is brought into contact with the electrode of the semiconductor element to inspect its electrical characteristics.
  • the electrical contact member has not only good conductivity (low contact resistance value), but also excellent durability to such an extent that it will not be worn or damaged by repeated contact with the electrode as the subject. It is required to have.
  • the contact resistance value of the electrical contact member is generally set to 100 m ⁇ or less, but may deteriorate from several hundred m ⁇ to several ⁇ by repeated inspection with the subject. Therefore, conventionally, cleaning and replacement of electrical contact members have been performed regularly, but these significantly reduce the reliability of the inspection process and the operating rate of the connecting device for inspection.
  • the development of electrical contact members that do not decrease the contact resistance value is underway.
  • the electrode as the specimen is composed of solder, tin (Sn) plating, etc., since the solder and tin are soft, the surface of the electrode is scraped by contact with the electrical contact member, and the debris is electrically removed. It tends to adhere (adhere) to the tip of the contact member.
  • the attached solder and tin are easily oxidized, and the contact resistance of the electrical contact member is increased.
  • the contact resistance increases due to an influence such as insufficient contact with the counterpart electrode due to a physical obstacle such as adhered tin. Therefore, it is difficult to stably keep the contact resistance value of the electrical contact member at a low level.
  • Patent Document 1 discloses an amorphous hard film mainly composed of carbon or carbon and hydrogen.
  • This hard coating has a range of 0.001 to 40 atomic% of at least one element selected from the group consisting of V, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta, Au, Pt, and Ag as impurity elements other than carbon and hydrogen.
  • V, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta, Au, Pt, and Ag as impurity elements other than carbon and hydrogen.
  • Patent Document 2 discloses a probe made of tungsten or rhenium tungsten. This probe has tungsten, molybdenum, gold, silver, nickel, cobalt, chromium, palladium, rhodium, iron, indium, tin, lead, aluminum, tantalum, titanium, copper, manganese at least at the tip of the contact portion on the tip side. A DLC (Diamond Like Carbon) film containing at least one metal selected from platinum, bismuth, zinc and cadmium in the range of 1 to 50% by mass is formed. According to the probe having the above-described configuration, it is described that aluminum scrap hardly adheres even when repeatedly contacted with an aluminum electrode, and the contact resistance can be stabilized low without frequent cleaning work.
  • DLC Diamond Like Carbon
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 the smoothness (roughness) of the surface of the electrical contact member that contacts the electrode and the smoothness (roughness) of the metal element-containing carbon coating formed on the uppermost surface are disclosed. It is described that it is effective in reducing Sn adhesion.
  • Patent Document 3 discloses a contact terminal that contacts an electrode of a semiconductor device.
  • the maximum height Ry of the surface roughness of the contact portion of the contact terminal with the electrode is controlled to 10 ⁇ m or less. It is described that the maximum height Ry can be achieved by mechanical / chemical polishing or dry polishing of the contact terminal substrate surface. Further, a carbon film containing a metal element is formed on the uppermost surface. However, the surface roughness of the carbon coating is assumed to reflect the shape of the substrate surface, and the influence of the surface properties of the carbon coating itself on tin agglomeration has not been studied.
  • Patent Document 4 is an improved technique of Patent Document 3 above. That is, Patent Document 4 states that “when a coating film is formed on a substrate, the surface properties of the coating film affect tin adhesion, and the surface roughness satisfies Ry of 10 ⁇ m or less as in Patent Document 3”. In this region, the present invention has been completed based on the knowledge that tin adhesion becomes a problem depending on the conditions at the time of preparing the coating film. In Patent Document 4, attention has been paid to the influence of the surface property of the fine region of the coating on the tin adhesion resistance, which has not been studied, and tin resistance is controlled by controlling the surface property parameter of the fine region of the coating. It is described that the adhesion is improved.
  • the surface roughness (Ra) of the amorphous carbon-based conductive film formed on the surface of the conductive substrate is 6.0 nm or less, and the square root slope (R ⁇ q).
  • Ra the surface roughness of the amorphous carbon-based conductive film formed on the surface of the conductive substrate
  • R ⁇ q square root slope
  • Japanese Patent No. 3336682 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-289874 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-24613 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-64497
  • Patent Documents 1 to 4 it is expected that an electrical contact member that can withstand repeated inspection at room temperature will be provided.
  • the use environment of the electrical contact member is various, and the electrical contact member may be used at a high temperature severer than room temperature.
  • the electrical contact member is used for repeated inspection at a high temperature of about 85 ° C.
  • an electrode member such as Sn heated to a high temperature comes into contact with the electrical contact member.
  • the adhesion rate is significantly increased, and the electrical contact member is significantly improved in electrical conductivity.
  • the techniques of Patent Documents 1 to 4 described above have not been studied from this viewpoint.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize low adhesion to a specimen (for example, solder, Sn, Al, Pd, etc.) and increase contact resistance over a long period of time. It is an object of the present invention to provide an electrical contact member that can be stably suppressed and a connection device for inspection having the same. The object of the present invention is to realize low adhesion to a specimen and to suppress an increase in contact resistance even after repeated contact at a high temperature of about 85 ° C. It is an object to provide an electrical contact member capable of maintaining a mechanical contact, and a test connection device having the electrical contact member.
  • the electrical contact member of the present invention that has solved the above problem is an electrical contact member that repeatedly contacts the subject, and the surface of the electrical contact member that contacts the subject contains a metal element.
  • the metal element-containing carbon coating is composed of a metal element-containing carbon coating, and the surface roughness Ra1 of the metal element-containing carbon coating formed on the inclined surface that forms 45 ° with respect to the axis of the electrical contact member. It has a gist where it is below a certain value.
  • the Ra1 is 2.7 nm or less.
  • the metal element-containing carbon coating has a thickness of 50 nm or more and 5000 nm or less.
  • the metal element contained in the metal element-containing carbon coating is tungsten, tantalum, molybdenum, niobium, titanium, chromium, palladium, rhodium, platinum, ruthenium, iridium, vanadium, zirconium, hafnium. , At least one selected from the group consisting of manganese, iron, cobalt, and nickel.
  • the subject to be examined contains Sn or Sn alloy.
  • the present invention also includes an inspection connecting device having a plurality of the electrical contact members described above.
  • the electrical contact member of the present invention is a metal formed on an inclined surface that forms an angle of 45 ° with respect to the axis of the electrical contact member with respect to the metal element-containing carbon coating that constitutes the surface of the electrical contact member that contacts the subject.
  • the surface roughness Ra1 of the element-containing carbon coating is below a certain value. Therefore, in particular, it is possible to realize low adhesion to the subject even after repeated contact at a high temperature of about 85 ° C., and to suppress an increase in contact resistance. As a result, stable electrical contact can be maintained over a long period of time.
  • FIG. 1 is a partial view showing a state when the tip of an electrical contact member and a subject (Sn electrode) are in contact with each other.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the angle of the inclined surface and the surface roughness Ra1 when the angle of the inclined surface with respect to the axis of the electrical contact member is variously changed in the range of 0 to 90 °.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the tip portion of the electrical contact member preferably used in the present invention that contacts the subject.
  • the present inventors have studied from the viewpoint of providing an electrical contact member that can be used even in harsh situations such as in a high temperature test environment, which has not been sufficiently studied by conventional electric contact member related technology. It was. In the examination, the investigation was conducted mainly on the surface properties of the metal element-containing carbon coating constituting the uppermost surface (outermost surface) of the electrical contact member. As a result, the inventors of the present invention, for example, as in Patent Document 4 above, the surface roughness of the metal element-containing carbon coating formed on the surface perpendicular to the axis of the electrical contact member (see Ra2 in Table 2 described later) ), The surface roughness Ra1 (see FIG. 1 to be described later) of the metal element-containing carbon film formed on the inclined surface forming 45 ° with respect to the axis of the electrical contact member is below a certain value. The present invention has been completed by finding that it is effective to make it smaller.
  • the electrical contact member of the present invention is an electrical contact member that repeatedly contacts the subject, and the surface of the electrical contact member that contacts the subject is a metal element-containing carbon coating containing a metal element. It consists of And about the said metal element containing carbon film, the surface roughness Ra1 of the metal element containing carbon film formed in the inclined surface which makes 45 degrees with respect to the axis line of the said electrical contact member is below a fixed value, It is characterized by the above-mentioned. There is. According to the present invention, it is possible to realize low adhesion to a subject even after repeated contact at a high temperature of about 85 ° C., and to suppress an increase in contact resistance.
  • the increase in contact resistance can be suppressed even after repeated high-temperature inspection means that the contact resistance value after contacting the Sn electrode 10,000 times at 85 ° C. as described in the examples described later. Is 100 m ⁇ or less.
  • the “metal element-containing carbon coating” means a coating containing at least a metal element in the carbon coating.
  • the metal adhesion layer (Cr, Ni) does not contain carbon (C) other than inevitable mixing, and therefore is not included in the “metal element-containing carbon coating” in the present invention.
  • the mixed layer (Cr + C + W) contains carbon (C), it is included in the “metal element-containing carbon coating” in the present invention.
  • FIG. 1 is a partial view showing a state when the tip of an electrical contact member and a subject (such as a Sn electrode) are in contact with each other.
  • a subject such as a Sn electrode
  • the electrical contact member is brought into contact with the Sn electrode so as to deform and bite a part of the Sn electrode.
  • the Sn adhesion of the electrical contact member has been evaluated on a plane perpendicular to the axis of the electrical contact member (region Ra2 in the figure).
  • the “surface perpendicular to the axis of the electrical contact member” means, for example, a portion (such as a sharp tip of the electrical contact member) that is in direct contact with the counterpart electrode material that is the subject (facing the counterpart electrode. Means the part in contact with the material.
  • the counterpart electrode material is an Sn alloy
  • the Sn alloy is deformed during contact, and an inclined inclined surface (that is, other than a surface perpendicular to the axis of the electrical contact member) that continues from the tip of the electrical contact member.
  • the Sn alloy also adheres to the portion that is or can be in contact with the Sn alloy.
  • Sn adheres from an inclined surface (in particular, an inclined surface inclined by about 45 ° with respect to the axis) rather than a surface perpendicular to the axis of the electrical contact member. Found out to start.
  • the present inventors examined factors affecting the Sn adhesion on the inclined surface from the viewpoint of suppressing the Sn adhesion on the inclined surface.
  • the relationship between the angle of the inclined surface and the surface roughness of the inclined surface will be described as follows.
  • a carbon film is formed by a sputtering method or a vacuum film formation method by CVD
  • the film on the surface facing the plasma is smooth with high quality, but the film on the surface not facing the plasma is hardly smoothed.
  • the carbon film formed by the sputtering method has an inclination angle of about 0 to 30 ° from the facing surface (that is, the angle of the inclined surface with respect to the axis of the electrical contact member is 90 °). Up to about 60 °), the smoothness is almost the same.
  • the inclination angle exceeds that, the smoothness sharply decreases, and the surface roughness is remarkably increased. Became.
  • FIG. 2 and Table 1 show the relationship between the angle of the inclined surface and the surface roughness Ra1 when the angle of the inclined surface with respect to the axis of the electrical contact member is variously changed in the range of 0 to 90 °. It is the graph and table
  • a flat single crystal silicon substrate is prepared by simulating the surface of the contact probe and facing each target. The film was deposited after being placed and held at an angle of 0 to 90 °.
  • Ni was deposited to 50 nm and Cr was deposited to 50 nm in this order on the silicon substrate.
  • Detailed sputtering conditions are as follows. The distance between each target and the silicon substrate is 55 mm. Ultimate vacuum: 6.6 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa Target: Ni target and Cr target Target size: ⁇ 6inch Ar gas pressure: 0.18 Pa Input power density: 8.49 W / cm 2 Substrate bias: 0V
  • a mixed layer of carbon containing Cr and W was formed to 100 nm on the Cr film. Specifically, in this mixed layer, the ratio of carbon containing Cr and W by gradually changing the power to be applied to each target (Cr target and composite target having a W chip mounted on the carbon target). Changed.
  • the present invention defines the surface roughness in the inclined region based on such knowledge, and adopts a value of 45 ° with respect to the axis of the electrical contact member as the angle defining the inclined surface. I made it.
  • the electrical contact member is inspected for an electronic component by bringing its tip (or the top of each protrusion when the tip has a split shape) into contact with the Sn electrode as the subject. At that time, in order to secure a contact area between the electrical contact member and the Sn electrode to some extent, it is common to make contact with a part of the Sn electrode so as to be deformed and bitten (see FIG. 1 described above). ). In order to inspect a large number of electronic components, the electrical contact member is repeatedly contacted and energized with the Sn electrode, so that the Sn electrode material gradually adheres to the energized location. An effective contact area with the electrical contact member is not ensured by the oxide film obtained by oxidizing the deposit. If such a state is maintained as it is, it is considered that the contact resistance value fluctuates.
  • the adhesion force on the inclined surface to which the Sn electrode material easily adheres becomes small.
  • the electrode material discharged from the surface perpendicular to the axis of the electrical contact member is easily discharged from the contact portion without reattaching on the inclined surface. Therefore, a smooth surface is always exposed at the contact portion with the Sn electrode, and a stable contact resistance can be maintained.
  • Ra1 is set to a certain value or less. As Ra1 increases, the amount of Sn deposited increases, and the contact resistance after repeated testing at high temperatures increases. For example, as shown in the examples described later, it has been confirmed that the contact resistance after the test increases when Ra1 exceeds 2.7 nm. Therefore, Ra1 is preferably 2.7 nm or less. Ra1 is more preferably 2.5 nm or less, and even more preferably 2.3 nm or less.
  • the lower limit of Ra1 is not particularly limited from the above viewpoint, but is preferably about 0.3 nm considering stability at a practical level including a preferable lower limit of Ra2 described later.
  • the characteristic part of the present invention is that the Ra1 is appropriately controlled, whereby desired characteristics are effectively exhibited. Furthermore, in order to exhibit the above characteristics more effectively, in the present invention, it is recommended to appropriately control Ra2 in FIG. It is recommended that Ra2 is as small as possible, and preferably appropriately controlled in relation to Ra1. Specifically, although it varies depending on the thickness and type of the metal element-containing carbon coating constituting the electrical contact member, Ra2 is preferably controlled to 1.2 nm or less, for example, and controlled to 0.7 nm or less. More preferably. In addition, it is preferable that the minimum of Ra2 is 0.3 nm, for example.
  • the film quality control means of the metal element-containing carbon coating is preferably controlled as follows.
  • DC-bias voltage -10 to -200V, for example Reduction of gas pressure: for example, 0.1 to 1 Pa
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the tip portion of the electrical contact member preferably used in the present invention that comes into contact with the subject, and schematically shows the configuration of an embodiment described later.
  • the configuration of the present invention is not limited to FIG.
  • FIG. 3 shows Cr derived from a lower metal adhesion layer on a metal adhesion layer (without carbon C) containing different metals (Ni and then Cr in FIG. 3) in order from the substrate side as an intermediate layer.
  • the structure in which the mixed layer containing C and W derived from a carbon film is shown, but the present invention is not limited to this structure.
  • the composition of the metal adhesion layer and the mixed layer is not intended to be limited to the elements shown in FIG.
  • a tip portion (usually called a plunger) of an electrical contact member that comes into contact with a subject among the electrical contact members is composed of a carbon coating that is in direct contact with the subject, a substrate, It is divided roughly. Between the base material and the carbon film, an intermediate layer may be formed as shown in FIG. 3 in order to improve the adhesion between them. Also, a plating layer may be formed on the substrate as shown in FIG.
  • the carbon coating includes tungsten (W), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), niobium (Nb), titanium (Ti), chromium (Cr), palladium (Pd), rhodium (Rh), platinum (Pt), Selected from the group consisting of ruthenium (Ru), iridium (Ir), vanadium (V), zirconium (Zr), hafnium (Hf), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni) It is preferable to contain at least one metal element.
  • metal elements are elements that can easily form carbides, and all of them are elements that are uniformly dispersed in the carbon film and stably maintain an amorphous and homogeneous state.
  • platinum group elements such as Pd, Rh, Pt, Ru, and Ir are advantageous in that the contact resistance of the carbon film is difficult to change, the dispersion is relatively uniform, and the change in hardness is small.
  • the content of the metal element in the carbon film (a single amount when contained alone, and a total amount when containing two or more types) is preferably 2 to 95 atomic%. More preferably, it is ⁇ 90 atomic%.
  • the content exceeds the above range, the characteristic of having an amorphous and smooth surface and being hard, which is peculiar to the metal-containing carbon coating, is lost, and the reliability of semiconductor inspection tends to be lowered.
  • the content is below the above range, the effect of improving the conductivity due to the addition of metal is not effectively exhibited.
  • preferred metal elements are W, Ta, Mo, Nb, Ti, Cr, and the most preferred metal element is W.
  • W is a metal widely used in the technical field of the present invention because its carbide is stable.
  • a carbon film containing no metal element has an amorphous and smooth surface, and on a flat surface, even if the thickness of the carbon film is increased, the surface roughness is hardly deteriorated.
  • the increase in the thickness of the metal element-containing carbon coating reduces the smoothness of the inclined surface and increases the Ra1 defined in the present invention.
  • the metal element-containing carbon coating preferably has a predetermined thickness.
  • the carbon coating has a higher resistance than metal, and the contact resistance of the electrical contact member is increased. Therefore, in consideration of these, the preferable thickness of the metal element-containing carbon coating is set in the above range.
  • the thickness of the metal element-containing carbon coating is more preferably 200 nm or more and 2 ⁇ m or less.
  • the characteristic part of the present invention is that the surface property (Ra1, preferably Ra2) of the metal element-containing carbon coating is controlled.
  • Other configurations are not particularly limited, and those normally used in the technical field of electrical contact members can be appropriately selected and employed.
  • the carbon film in the present invention has high hardness, excellent wear resistance and slidability, and is amorphous over the entire surface of the carbon film. Those are preferred. This is because such a carbon coating does not wear even when contact with the counterpart material is repeated, and the counterpart material does not adhere to it, and since it is amorphous, there is little possibility of increasing surface irregularities. .
  • DLC diamond-like carbon
  • the metal element-containing carbon coating (and preferably including a metal adhesion layer not containing carbon as shown in FIG. 3) constituting the electrical contact member according to the present invention is formed by chemical vapor deposition (CVD (Chemical Vapor Deposition)). (Vapor Deposition) method), sputtering method, and arc ion plating method (AIP (Arc Ion Platting) method).
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • AIP Arc Ion Platting
  • the original properties of the carbon coating include a diamond structure and a graphite structure, and an amorphous structure that is an intermediate structure between the two is desirable in order to obtain sufficient hardness and low electrical conduction.
  • Such a structure is most easily obtained by the sputtering method, and hardly contains hydrogen which inhibits electric conduction.
  • the base material disposed under the carbon coating is made of beryllium copper (Be—Cu); palladium (Pd), tungsten (W), iridium (Ir), or an alloy thereof in consideration of strength and conductivity. Carbon tool steel and the like are preferably used. If necessary, Au-based plating or the like may be applied on the base material (between the carbon coating and the base material).
  • middle layer for improving adhesiveness is formed between the said base material or metal plating (henceforth "base material etc.") and a carbon film.
  • the base material and the carbon film are inherently poor in adhesion, and the carbon film has a compressive stress remaining at the time of film formation due to a difference in thermal expansion coefficient from the metal constituting the base material and the like. It is because it is easy to peel off at the interface with the substrate.
  • a known one can be used.
  • the intermediate layer described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-318247 can be referred to.
  • the intermediate layer for example, having at least one metal adhesion layer made of a metal having good adhesion to the substrate (for example, Ni) or an alloy thereof; on the metal adhesion layer, the metal adhesion Examples include a layer formed of a mixed layer containing a metal (for example, Ni), a metal element (for example, Pd) included in the carbon coating, and carbon.
  • This mixed layer may be an inclined layer in which the carbon content in the mixed layer continues to increase from the substrate side to the carbon coating side.
  • the metal used for the metal adhesion layer an appropriate metal may be selected depending on the type of the base material, but it is preferable to use Ni when the base material (particularly plating) is Au-based.
  • a mixed layer (Cr + C + Pd) is formed on the metal adhesion layer (Cr), and the concentration of elements in the mixed layer changes stepwise. It is adjusted.
  • the stress in the mixed layer also changes stepwise, and the mixed layer can be effectively prevented from peeling off from the substrate.
  • Cr and Pd are contained in the mixed layer, the conductivity of the mixed layer is also improved.
  • the electrical contact member of the present invention includes a contact probe pin as a typical form, but other forms include, for example, a leaf spring form and other forms. Even in these forms, there may be a portion corresponding to a corner (for example, a corner portion of a leaf spring, a hemispherical protrusion, etc.), and the shearing force as described above may be generated. Also, in the contact probe pins as described above, various shapes of contact portions (portions that come into contact with the subject) are known. For example, the contact probe pins are divided into two, three, or four (or divided). The electrical contact member of the present invention includes any of them.
  • solder For the subject (electrode) to be inspected by the electrical contact member of the present invention, solder is usually used.
  • the solder basically contains Sn, and this Sn is particularly likely to adhere to the surface of the contact probe pin. Therefore, when the subject is made of Sn or an Sn alloy, the effect is particularly effective when the electrical contact member of the present invention is applied.
  • an electrical contact member such as a contact probe that is used to inspect the electrical characteristics of a semiconductor element and repeatedly comes into contact with an object such as an electrode at the tip is obtained.
  • an electrical contact member having excellent durability so that the conductivity is not deteriorated even by repeated inspection at a high temperature.
  • the present invention also includes an inspection connecting device including the above-described electrical contact member.
  • the inspection connecting device include an inspection socket, a probe card, and an inspection unit.
  • Example 1 In this example, as shown in Table 2, various sample Nos. 1 to 4 were prepared, Ra1 and Ra2 were measured, and contact resistance after the high temperature test was measured.
  • an intermediate layer in FIG. 3, a metal adhesion layer and a mixed layer
  • a carbon film for improving adhesion to the substrate were sequentially formed by sputtering as follows.
  • 1 has a layer structure of a metal adhesion layer (Ni and Cr), a mixed layer (Cr + C + W), and a carbon coating (C + W) in order from the substrate side.
  • a magnetron sputtering apparatus manufactured by Shimadzu Corporation was used, and a part of the cathode was changed to an unbalanced magnetron (UBM) in which the cathode magnetic field was not balanced.
  • UBM unbalanced magnetron
  • a carbon (graphite) target, a chromium target, and a nickel target were placed in the magnetron sputtering apparatus, and the contact probe A or B was installed to counter these.
  • Each contact probe is arranged so that the portion facing the electrode at the time of use faces the target, and the metal element-containing carbon coating is attached only to the periphery of about 0.3 mm from the portion contacting the electrode. The location was masked with a jig.
  • a flat single crystal silicon substrate is prepared by simulating the surface of the contact probe, Arranged to face each other.
  • the silicon substrate was held at an angle of 45 ° therefrom, and then a film was formed.
  • the silicon substrate is used for the following two reasons.
  • A Since the surface roughness Ra of the contact probe is easily affected by the film quality of the metal element-containing carbon coating, the influence of unevenness on the surface of the substrate or the base plating surface is excluded.
  • AFM atomic force microscope
  • the distance between each target and the contact probe and the distance between each target and the silicon substrate were 55 mm.
  • Ni of 50 nm and Cr of 50 nm were formed in this order on the Au-based plating.
  • Detailed sputtering conditions are as follows. Ultimate vacuum: 6.7 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa Target: Ni target and Cr target Target size: ⁇ 6inch Ar gas pressure: 0.18 Pa (as shown in Table 2)
  • a mixed layer of carbon containing Cr and W was formed on the Cr film with a thickness of 500 nm.
  • the ratio of carbon containing Cr and W is changed by gradually changing the electric power applied to each target (Cr target and a composite target in which a W chip is placed on the carbon target). Changed.
  • the mixed layer (Cr + C + W) whose concentration changes stepwise between the metal adhesion layer (Cr) and the carbon coating, the stress in the film also changes stepwise, Peeling can be effectively prevented.
  • a carbon film containing W was formed to a thickness of 400 nm [No.
  • the film thickness of the metal element-containing carbon film (mixed layer + carbon film including W) in 1 is 900 nm in total, see Table 2].
  • Detailed sputtering conditions are as follows.
  • a DC-bias voltage was applied throughout the film formation of the carbon film containing W as follows.
  • Target Composite target with a W chip mounted on a carbon target Ar gas pressure: 0.18 Pa (as shown in Table 2)
  • Target size ⁇ 6inch
  • No. 2 No. 2 is the above-mentioned No.2. Similar to 1, the layers have a metal adhesion layer (Ni and Cr), mixed layer (Cr + C + W), and carbon coating (C + W) in order from the substrate side. No. 2 is almost the same as No. 2 above. It was produced by the same method as 1. No. No. 2 above. The difference from 1 is that the Ar gas pressure during the formation of the carbon coating containing W was set to 0.33 Pa (as shown in Table 2), and the base material bias was set to 0 V (no bias voltage was applied). It is.
  • No. 3 is the above-mentioned No.3. 1 and no. 2, the layers have a metal adhesion layer (Ni and Cr), a mixed layer (Cr + C + W), and a carbon coating (C + W) in order from the substrate side.
  • No. 3 is the above No.3. The difference from 2 is that the film was formed by changing the film formation time so that the total thickness of the metal element-containing carbon film (mixed layer + carbon film including W) was 1500 nm (see Table 2). .
  • No. 4 has a layer structure of a metal adhesion layer (Cr), a mixed layer (Cr + C + W), and a carbon coating (C + W) in this order from the substrate side.
  • Cr metal adhesion layer
  • Cr + C + W mixed layer
  • C + W carbon coating
  • a Cr layer was formed to a thickness of 50 nm.
  • Detailed sputtering conditions are as follows. Ultimate vacuum: 6.7 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa Target: Cr target Target size: ⁇ 6inch Ar gas pressure: 0.39 Pa (as shown in Table 2) Input power density: 5.66 W / cm 2 Substrate bias: 0V
  • a mixed layer of Cr and carbon containing W was formed to a thickness of 100 nm on the Cr film.
  • the ratio of carbon containing Cr and W was changed by adjusting the electric power supplied to each target (Cr target and composite target in which a W chip was placed on the carbon target).
  • the mixed layer (Cr + C + W) whose concentration changes stepwise between the metal adhesion layer (Cr) and the carbon coating, the stress in the film also changes stepwise, Peeling can be effectively prevented.
  • Target Composite target with a W chip mounted on a carbon target Ar gas pressure: 0.39 Pa (as shown in Table 2) Input power density: 5.66 W / cm 2 ) Substrate bias: 0V Target size: ⁇ 6inch
  • Ra1 and Ra2 were measured using an atomic force microscope (AFM) apparatus. According to AFM, it is possible to detect even fine irregularities that could not be detected by a laser microscope.
  • AFM atomic force microscope
  • Ra1 and Ra2 were measured as follows. Using a scanning probe microscope (Scanning Probe Microscope) manufactured by Digital Instruments Inc. Observation mode: Tapping mode AFM Measurement range: 3 ⁇ m ⁇ 3 ⁇ m Measurement atmosphere: air
  • Ra1 inclination angle 45 °
  • Ra1 inclination angle 45 °
  • No. 3 has a Ra1 (tilt angle of 45 °) of 3.32 nm. 1 and No. The contact resistance after the high temperature test was greatly increased. This is no. 3 is No.3. Compared to 1, the metal element-containing carbon film is thicker, and the gas pressure during the formation of the metal element-containing carbon film is high, and no bias voltage is applied. It is guessed that it was because
  • No. 2 is the above-mentioned No.2. 3, the bias voltage was not applied and the gas pressure was high. Since it was as thin as 1, it is considered that good characteristics were exhibited.
  • No. 4 has a Ra1 (inclination angle of 45 °) of 2.84 nm.
  • the contact resistance after the high temperature test was greatly increased.
  • the reason is as follows. 4 is No.4.
  • the film thickness of the metal element-containing carbon film is the same as that of No. 2, but the gas pressure at the time of forming the metal element-containing carbon film is slightly higher, no UBM cathode is used, and no bias voltage is applied. This is presumed to have been caused by multiple actions.
  • For the thickness of the adhesion layer No. No. 4 is 50 nm, and other no. Thinner than 1 to 3 (adhesion layer thickness 100 nm). According to the experiment results of the present inventors, it is confirmed that Ra1 hardly changes and the influence on Ra1 is not substantially observed when the thickness of the adhesion layer is in the range of 50 to 100 nm (Table 1). Not shown).
  • Example 2 In this example, the influence of the bias voltage application method applied to the film formation of the carbon film excluding the mixed layer (specifically, the carbon film containing W) on Ra1 (and further Ra2) was examined. .
  • the thickness of the carbon film containing W is changed when the DC bias is applied. Details are as follows. No. 1: A bias voltage ( ⁇ 40 V) was applied from the time of forming the carbon film containing W and continued to be applied until the thickness reached 400 nm. Therefore, the thickness when the bias voltage is applied is 400 nm as shown in Table 3. No. 5: The thickness of the carbon coating containing W Similar to 1, it was 400 nm, but the bias voltage was not applied until the thickness of the film reached 360 mm. Then, after applying a bias voltage, a 40 nm film was formed. Therefore, as shown in Table 3, the thickness when the bias voltage is applied is 40 nm.
  • Ra1 can also be adjusted appropriately by changing the bias voltage application method.

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Abstract

　本発明の電気的接点部材は、被検体に繰返し接触する電気的接点部材である。被検体と接触する前記電気的接点部材の表面は、金属元素を含有する金属元素含有炭素被膜で構成されている。前記電気的接点部材の軸線に対して４５°をなす傾斜面に形成された金属元素含有炭素被膜の表面粗さＲａ１が一定の値以下である。これにより、被検体との低付着性を実現し、長期間に亘って、接触抵抗の上昇を安定的に抑制して、安定な電気的接触を保つことができる。

Description

電気的接点部材および検査用接続装置
　本発明は、電気的接点部材、および当該電気的接点部材を有する検査用接続装置に関する。
　集積回路（ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ））、大規模集積回路（ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ））、発光ダイオード（ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ））などの電子部品（すなわち、半導体素子を用いた電子部品）は、検査用接続装置に用いられる電気的接点部材（接触端子）を半導体素子の電極に接触させることにより、その電気特性が検査される。上記電気的接点部材は、導電性が良好なこと（接触抵抗値が低いこと）は勿論のこと、被検体である電極との繰返し接触によっても摩耗や損傷を生じない程度に優れた耐久性を備えていることが要求される。
　上記電気的接点部材の接触抵抗値は、一般的には１００ｍΩ以下に設定されているが、被検体との繰返し検査を行なうことによって、数１００ｍΩから数Ωにまでに悪化することがある。そのため、従来より、電気的接点部材のクリーニングや交換が定期的に行われているが、これらは検査工程の信頼性と検査用接続装置の稼働率を著しく低下させることから、長期の繰返し使用によっても接触抵抗値が低下しない電気的接点部材の開発が進められている。特に被検体である電極がハンダやスズ（Ｓｎ）めっきなどで構成されている場合、ハンダやスズは軟らかいために、電気的接点部材との接触によって電極表面が削り取られ、その屑などが電気的接点部材の先端部に付着（凝着）しやすい。付着したハンダやスズは酸化されやすく、電気的接点部材の接触抵抗が上昇する。また、付着したスズなどの物理的障害により相手電極との接触が不充分になるなどの影響により、接触抵抗が上昇することになる。そのため、電気的接点部材の接触抵抗値を安定して低いレベルに保つことは難しい。
　電気的接点部材の接触抵抗値を安定化させる方法として、例えば特許文献１および特許文献２が挙げられる。このうち特許文献１には、炭素または炭素と水素を主成分とする非晶質の硬質皮膜が開示されている。この硬質皮膜は、炭素、水素以外の不純物元素としてＶ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇの群から選ばれる少なくとも１種の元素が０．００１～４０原子％の範囲で添加されることによって、優れた耐摩耗性と高い導電性を備え、膜応力が小さく良好な摺動特性を備えている。この硬質皮膜は、電気的接触が要求される摺動部へ好適に適用できると記載されている。
　また、特許文献２には、タングステンまたはレニウムタングステンからなるプローブが開示されている。このプローブは、先端側の接触部の少なくとも先端部に、タングステン、モリブデン、金、銀、ニッケル、コバルト、クロム、パラジウム、ロジウム、鉄、インジウム、スズ、鉛、アルミニウム、タンタル、チタン、銅、マンガン、白金、ビスマス、亜鉛、カドミウムのうちの少なくとも１種類の金属を１～５０質量％の範囲で含むＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｌｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ）膜が形成されている。上記構成のプローブによれば、アルミニウム電極と繰返し接触してもアルミニウム屑が付着し難く、クリーニング作業を頻繁にしなくても接触抵抗を低く安定化できると記載されている。
　これら特許文献１、２はいずれも、ＤＬＣなどの炭素被膜中にタングステンなどの金属元素を混入させることによって、上記金属元素添加による高い導電性と、上記金属元素含有炭素被膜による電気的接点部材への被検体（スズ合金などの相手材）の低付着性と、の両方を有効に発揮させる技術である。
　一方、特許文献３および特許文献４には、電極と接触する電気的接点部材の表面の平滑性（粗さ）や、最上面に形成される金属元素含有炭素被膜の平滑性（粗さ）が、Ｓｎ付着の低減に有効であることが記載されている。
　具体的には、特許文献３には、半導体デバイスの電極と接触する接触端子が開示されている。前記接触端子の、前記電極との接触部の表面粗さにおける最大高さＲｙは１０μｍ以下に制御されている。上記最大高さＲｙは、接触端子基材表面をメカニカル・ケミカル研磨またはドライ研磨することで達成できると記載されている。さらに最上面には金属元素を含有する炭素被膜が形成されている。しかしながら、炭素被膜の表面粗さについては、基材表面の形状を反映させるものとされ、炭素被膜自体の表面性状がスズ凝集性に与える影響については検討されていない。
　特許文献４は、上記特許文献３の改良技術である。すなわち、特許文献４は、「基材上に被膜を形成した場合は、被膜表面の表面性状がスズ凝着性に影響を与え、上記特許文献３のようにＲｙが１０μｍ以下を満たす表面粗さの領域でも、被膜作製時の条件等によりスズの凝着が問題となる」との知見に基づいて完成された発明である。特許文献４では、従来、検討されていなかった、被膜の微細領域の表面性状が耐スズ凝着性に与える影響に着目しており、被膜の微細領域の表面性状パラメータをコントロールすることにより耐スズ凝着性を向上すると記載されている。具体的には、上記特許文献４には、導電性基材表面に形成された非晶質炭素系導電性皮膜の表面粗さ（Ｒａ）が６．０ｎｍ以下であり、二乗平方根傾斜（ＲΔｑ）が０．２８以下であり、表面形態の凸部の先端曲率半径の平均値（Ｒ）が１８０ｎｍ以上である外表面を有する半導体検査装置用コンタクトプローブピンが開示されている。
日本国特許第３３３６６８２号公報 日本国特開２００１－２８９８７４号公報 日本国特開２００７－２４６１３号公報 日本国特開２０１１－６４４９７号公報
　上記特許文献１～特許文献４に記載の方法によれば、室温下での繰返し検査に耐えられる電気的接点部材が提供されると期待される。しかしながら、電気的接点部材の使用環境は様々であり、室温よりも苛酷な高温下で電気的接点部材が使用される場合もある。例えば、電気的接点部材を約８５℃程度の高温下での繰返し検査に用いると、高温に加熱されたＳｎなどの電極部材が電気的接点部材と接触するため、電気的接点部材へのＳｎの付着率が大幅に高まり、電気的接点部材の導電性も著しく向上するなど深刻な問題をもたらす。しかしながら、前述した特許文献１～特許文献４の技術は、このような観点から検討されたものでない。これらの特許文献に開示されるように広範囲の添加元素を広範囲に亘って含むプローブを、高温下でＳｎ電極などに繰返し接触すると、電極から削り取られたＳｎが電気的接点部材の表面に多量に付着し、付着したＳｎの酸化により導電性が低下して接触抵抗が上昇することが懸念される。そうすると、長期に亘って安定な電気的接触を確保することができない。
　一方、電極材料に由来するＳｎなどの付着物を除去するため、電気的接点部材の先端を尖鋭な形状に加工するなどの方法も採用されているが、それだけでは、高温での繰返し接触後の付着防止効果を有効に発揮させることはできない。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検体（例えば、ハンダ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｐｄなど）との低付着性を実現し、接触抵抗の上昇を長期間に亘って安定して抑制することができる電気的接点部材およびそれを有する検査用接続装置を提供することである。本発明の目的は、特に、約８５℃程度の高温での繰返し接触後も、被検体との低付着性を実現すると共に、接触抵抗の上昇を抑制し得、長期間に亘って安定な電気的接触を保つことのできる電気的接点部材、およびそれを有する検査用接続装置を提供することである。
　上記課題を解決し得た本発明の電気的接点部材は、被検体に繰返し接触する電気的接点部材であって、前記被検体と接触する前記電気的接点部材の表面は、金属元素を含有する金属元素含有炭素被膜で構成されており、前記金属元素含有炭素被膜について、前記電気的接点部材の軸線に対して４５°をなす傾斜面に形成された金属元素含有炭素被膜の表面粗さＲａ１が一定の値以下であるところに要旨を有するものである。
　本発明の好ましい実施形態において、前記Ｒａ１は２．７ｎｍ以下である。
　本発明の好ましい実施形態において、前記金属元素含有炭素被膜の厚さは５０ｎｍ以上、５０００ｎｍ以下である。
　本発明の好ましい実施形態において、前記金属元素含有炭素被膜中に含まれる前記金属元素は、タングステン、タンタル、モリブデン、ニオブ、チタン、クロム、パラジウム、ロジウム、白金、ルテニウム、イリジウム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、マンガン、鉄、コバルト、およびニッケルよりなる群から選択される少なくとも一種である。
　本発明の好ましい実施形態において、検査される被検体は、ＳｎまたはＳｎ合金を含む。
　本発明には、上記のいずれかに記載の電気的接点部材を複数個有する検査用接続装置も包含される。
　本発明の電気的接点部材は、被検体と接触する電気的接点部材の表面を構成する金属元素含有炭素被膜について、電気的接点部材の軸線に対して４５°をなす傾斜面に形成された金属元素含有炭素被膜の表面粗さＲａ１が一定の値以下である。そのため、特に、約８５℃程度の高温での繰返し接触後も被検体との低付着性を実現できると共に、接触抵抗の上昇を抑制することができる。その結果、長期間に亘って安定な電気的接触を保つことができる。
図１は、電気的接点部材の先端部と被検体（Ｓｎ電極）が接触したときの様子を示す部分図である。 図２は、電気的接点部材の軸線に対する傾斜面の角度を０～９０°の範囲で種々変化させたときの、傾斜面の角度と、表面粗さＲａ１との関係を示す図である。 図３は、本発明で好ましく用いられる電気的接点部材の、被検体と接触する先端部分の構成を示す断面模式図である。
　本発明者らは、従来の電気的接点部材関連技術では十分に検討されていなかった、高温試験環境下といった過酷な状況においても使用可能な電気的接点部材を提供するとの観点から、検討を行なった。検討に当たっては、電気的接点部材の最上面（最表面）を構成する金属元素含有炭素被膜の表面性状を中心に検討を行なった。その結果、本発明者らは、例えば上記特許文献４のように、電気的接点部材の軸線に垂直な面に形成された金属元素含有炭素被膜の表面粗さ（後記する表２のＲａ２を参照）を制御するのではなく、電気的接点部材の軸線に対して４５°をなす傾斜面に形成された金属元素含有炭素被膜の表面粗さＲａ１（後記する図１を参照）を一定の値以下に小さくすることが有効であることを見出し、本発明を完成した。
　すなわち、本発明の電気的接点部材は、被検体に繰返し接触する電気的接点部材であって、前記被検体と接触する前記電気的接点部材の表面は、金属元素を含有する金属元素含有炭素被膜で構成されている。そして、前記金属元素含有炭素被膜について、前記電気的接点部材の軸線に対して４５°をなす傾斜面に形成された金属元素含有炭素被膜の表面粗さＲａ１が一定の値以下であるところに特徴がある。本発明によれば、特に、約８５℃程度の高温での繰返し接触後も被検体との低付着性を実現できると共に、接触抵抗の上昇を抑制することができる。
　本明細書において、「高温の繰返し検査後も接触抵抗の上昇が抑えられる」とは、後記する実施例に記載のとおり、８５℃において１万回、Ｓｎ電極と接触させた後の接触抵抗値が１００ｍΩ以下であることを意味する。
　本明細書において「金属元素含有炭素被膜」は、炭素被膜中に少なくとも金属元素を含む被膜を意味する。例えば後記する図３において、金属密着層（Ｃｒ、Ｎｉ）は、不可避的な混入以外には炭素（Ｃ）を含まないため、本発明における「金属元素含有炭素被膜」に含まれない。これに対し、混合層（Ｃｒ＋Ｃ＋Ｗ）は、炭素（Ｃ）を含むため、本発明における「金属元素含有炭素被膜」に含まれる。
　以下、図１を参照しながら、上記のように傾斜領域でのＲａ１を制御することによってＳｎ付着抑制効果が有効に発揮されることを説明する。図１は、電気的接点部材の先端部と被検体（Ｓｎ電極など）が接触したときの様子を示す部分図である。図１に示すように、電気的接点部材とＳｎ電極との接触面積をある程度確保するため、電気的接点部材は、Ｓｎ電極の一部を変形・食込ませるような形で接触させている。以下では、説明の便宜上、被検体としてＳｎ電極を用いたときの場合について説明するが、本発明はこれに限定する趣旨ではない。
　従来、電気的接点部材のＳｎ付着は、電気的接点部材の軸線に垂直な面（図中、Ｒａ２の領域）で評価されていた。ここで「電気的接点部材の軸線に垂直な面」とは、例えば、電気的接点部材の鋭利な先端部などのように、被検体である相手電極材に直接接する部分（正対して相手電極材に接する部分）を意味する。
　しかし、特に相手電極材がＳｎ合金である場合、接触の際にＳｎ合金が変形し、電気的接点部材の先端部から続く傾斜した傾斜面（すなわち、電気的接点部材の軸線に垂直な面以外の近傍であって、Ｓｎ合金と接触するか接触し得る部分）にもＳｎ合金が付着する。本発明者らが検討した結果、多くの場合、Ｓｎの付着は電気的接点部材の軸線に垂直な面よりも、むしろ傾斜面（特に、軸線に対して４５°程度傾斜した傾斜面）から付着が開始することがわかった。さらに、この傾斜面を構成する角度が大きくなるにつれ（すなわち、４５°以上）、徐々に電気的接点部材全体を被覆して接触抵抗が不安定になることが判明した。電気的接点部材の軸線に対して４５°をなす傾斜面は、軸線を取り囲むように電気的接点部材の表面上に存在するが、本発明では、そのいずれの箇所でも同様に重要であると考えている。
　そこで本発明者らは、上記傾斜面でのＳｎ付着を抑制すれば良いとの観点から、傾斜面でのＳｎ付着に影響する因子を検討した。
　その結果、電気的接点部材の軸線に対して４５°をなす傾斜面に形成された金属元素含有炭素被膜の表面粗さＲａ１とＳｎ付着とに、相関関係があることが分かった。そして、Ｒａ１を一定の値以下に小さくすることにより、Ｓｎ付着抑制効果が有効に発揮されることが分かった。
　ここで、傾斜面の角度と、当該傾斜面の表面粗さの関係について説明すると、おおむね、以下のとおりである。例えば、スパッタリング法やＣＶＤによる真空成膜法によって炭素被膜を成膜した場合、一般に、プラズマに対向した面の被膜は高品質で平滑になるが、プラズマに対向しない面の被膜は平滑になり難い。図２および表１に示すように、特にスパッタリング法で成膜された炭素被膜は、対向面からの傾斜角が０～３０°程度（すなわち、電気的接点部材の軸線に対する傾斜面の角度が９０～６０°程度）まではほぼ同程度の平滑性を有するが、それを超える傾斜角になると平滑性が急激に低下し、表面粗さが著しく増加することが、本発明者らの実験によって明らかになった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　ここで、図２および表１は、電気的接点部材の軸線に対する傾斜面の角度を０～９０°の範囲で種々変化させたときの、傾斜面の角度と、表面粗さＲａ１との関係を示すグラフおよび表である。これらは、以下の実験によって得られたものである。
　まず、上記傾斜面の表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）を正確に測定するため、コンタクトプローブの表面を模擬して、平坦な単結晶シリコン基板を用意し、各ターゲットに正対するように配置し、そこから０～９０°傾けて保持した後に被膜を成膜した。
　具体的には、まず、上記シリコン基板の上に、Ｎｉを５０ｎｍおよびＣｒを５０ｎｍ、この順序で成膜した。詳細なスパッタリング条件は以下のとおりである。各ターゲットとシリコン基板との間隔は、それぞれ５５ｍｍである。
　　到達真空度：６．６×１０－４Ｐａ
　　ターゲット：ＮｉターゲットおよびＣｒターゲット
　　ターゲットサイズ：φ６ｉｎｃｈ
　　Ａｒガス圧：０．１８Ｐａ
　　投入電力密度：８．４９Ｗ／ｃｍ２
　　基材バイアス：０Ｖ
　次いで、上記Ｃｒ膜の上に、ＣｒとＷを含む炭素との混合層を１００ｎｍ成膜した。具体的には、この混合層において、各ターゲット（Ｃｒターゲット、および炭素ターゲットにＷのチップを載せた複合ターゲット）に投入する電力を、それぞれ徐々に変化させることによってＣｒおよびＷを含む炭素の比率を変化させた。
　その後、Ｗを含む炭素被膜を４００ｎｍ成膜した。詳細なスパッタリング条件は以下のとおりである。
　　ターゲット：炭素ターゲットにＷのチップを載せた複合ターゲット
　　Ａｒガス圧：０．１８Ｐａ
　　投入電力密度：８．４９Ｗ／ｃｍ２
　　基材バイアス：－４０Ｖ
　　ターゲットサイズ：φ６ｉｎｃｈ
　本発明は、このような知見に基づき、傾斜領域での表面粗さを規定したものであり、傾斜面を規定する角度として、電気的接点部材の軸線に対して４５°の値を採用することにした。
　上記Ｒａ１の制御によるＳｎ付着物抑制作用は、以下のようにして発揮されると考えられる。
　電気的接点部材は、その先端部（先端部が分割形状を有する場合は、各突起の頂部）を被検体であるＳｎ電極に接触させることにより、電子部品の検査が行なわれる。その際、電気的接点部材とＳｎ電極との接触面積をある程度確保するため、Ｓｎ電極の一部を変形・食込ませるような形で接触させるのが一般的である（前述した図１を参照）。多数の電子部品を検査するために、電気的接点部材は、Ｓｎ電極との接触と通電が繰返し実施されることから、通電箇所にはＳｎ電極材料が徐々に付着する。この付着物が酸化した酸化皮膜により、電気的接点部材との有効な接触面積が確保されなくなる。このような状態がそのまま維持されると、接触抵抗値が変動すると考えられている。
　電気的接点部材の先端部近傍（電気的接点部材の軸線に垂直な面）に付着したＳｎ電極材料の付着物は、電気的接点部材の先端部形状効果により、排斥される。このとき、Ｓｎ電極材料が付着し易い上記傾斜面の平滑性が低い（Ｒａが大きい）と、Ｓｎ電極材料の付着力が大きくなる。その結果、電気的接点部材の軸線に垂直な面から排斥された上記電極材料は、上記傾斜面で再付着してしまう。たとえ、１回の使用における上記傾斜面での再付着量は僅かなものであったとしても、電気的接点部材のように数万回～数十万回にわたって繰返し使用する場合、特に高温での繰返し検査のような過酷な使用状況下では、完全に排斥されなかった付着物などが徐々に堆積するなどして上記の再付着量は大きくなる。その結果、安定な接触抵抗を保つことは到底できなくなる。
　これに対し、本発明のように上記傾斜面のＲａ１が小さくなるように構成された場合には、Ｓｎ電極材料が付着し易い上記傾斜面での付着力が小さくなる。その結果、電気的接点部材の軸線に垂直な面から排斥された電極材料は、上記傾斜面で再付着することなく、接触部分から容易に排斥される。従って、Ｓｎ電極との接触部分には、常に平滑な表面が露出し、安定な接触抵抗を保つことができるようになる。
　このような作用を有効に発揮させるため、上記Ｒａ１は一定の値以下とする。Ｒａ１が大きくなると、Ｓｎの付着量が多くなり、高温での繰返し試験後の接触抵抗が増加するようになる。例えば後記する実施例に示すように、Ｒａ１が２．７ｎｍを超えると試験後の接触抵抗が増加することが確認された。よって、Ｒａ１は２．７ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましいＲａ１は２．５ｎｍ以下であり、更に好ましくは２．３ｎｍ以下である。なお、Ｒａ１の下限は、上記観点からは特に制限されないが、後述するＲａ２の好ましい下限などを含めて実用レベルでの安定性などを考慮すると、おおむね０．３ｎｍであることが好ましい。
　本発明の特徴部分は、上記Ｒａ１を適切に制御したところにあり、これにより所望とする特性が有効に発揮される。さらに上記特性を一層有効に発揮させるため、本発明では、従来制御されていた図１のＲａ２も、適切に制御することが推奨される。Ｒａ２は、小さい程良く、好ましくは、上記Ｒａ１との関係で適切に制御されていることが推奨される。具体的には、電気的接点部材を構成する金属元素含有炭素被膜の厚さや種類などによっても相違するが、Ｒａ２は、例えば、１．２ｎｍ以下に制御することが好ましく、０．７ｎｍ以下に制御することがより好ましい。なお、Ｒａ２の下限は、例えば０．３ｎｍであることが好ましい。
　上記Ｒａ１およびＲａ２の測定方法は、後記する実施例の欄で詳述する。
　本発明において、上記のような表面性状を得るためには、例えばスパッタリング法を用いる場合、以下の（ａ）（ｂ）の少なくとも一つを適宜、適切に組合わせて行なうことが推奨される。
　（ａ）金属元素含有炭素被膜の膜質制御手段の調整［具体的には、バイアス電圧の印加、ガス圧の低減化、カソードとしてバランスドマグネトロン（ＢＭ）でなくアンバランスドマグネトロン（ＵＢＭ）の採用］
　（ｂ）金属元素含有炭素被膜の薄膜化（詳細は後述する）
　上述した（ａ）金属元素含有炭素被膜の膜質制御手段の調整において、好ましい方法は、例えば使用するスパッタリング装置などによっても相違し、一義的に決定することは困難である。しかしながら、例えば後記する島津製作所製平行平板型マグネトロンスパッタリング装置を用いる場合、金属元素含有炭素被膜の膜質制御手段は以下のように制御することが好ましい。
　ＤＣ－バイアス電圧：例えば、－１０～－２００Ｖ
　ガス圧の低減化：例えば、０．１～１Ｐａ
　以上、本発明を最も特徴づける金属元素含有炭素被膜の最表面部分の表面性状について説明した。
　以下、本発明に係る電気的接点部材の構成を、図３を参照しながら、より詳しく説明する。図３は、本発明で好ましく用いられる電気的接点部材の、被検体と接触する先端部分の一例を示す図であって、後記する実施例の構成を模式的に示したものである。ただし、本発明の構成は図３に限定されない。例えば、図３には、中間層として、基材側から順に、異なる金属（図３ではＮｉ、次いでＣｒ）を含む金属密着層（炭素Ｃなし）の上に、下層の金属密着層由来のＣｒと、炭素被膜由来のＣおよびＷとを含む混合層が形成された構成を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。また、金属密着層や混合層の組成も、図３に記載の元素に限定する趣旨では決してない。
　一般に、電気的接点部材のうち被検体と接触する電気的接点部材の先端部分（通常、プランジャーと呼ばれる部分）は、被検体側から順に、被検体と直接接触する炭素被膜と、基材と、に大別される。基材と炭素被膜との間には、両者の密着性を高めるため、図３に示すように中間層が形成されていても良い。また、基材の上には、図３に示すようにメッキ層が形成されていても良い。
　上記炭素被膜は、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、およびニッケル（Ｎｉ）よりなる群から選択される少なくとも一種の金属元素を含有することが好ましい。これらの金属元素の一部は、炭化物を容易に形成し得る元素であり、いずれも炭素被膜中に均一に分散し、非晶質で均質な状態を安定して保持する元素である。これらのうち、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒの白金族元素は、炭素皮膜の接触抵抗が変化し難く、比較的均一に分散して硬度の変化も少ないなどの利点がある。
　これらの金属元素は、単独で添加しても良いし、二種以上を併用しても良い。炭素被膜中に占める上記金属元素の含有量（単独で含むときは単独の量であり、二種以上を含むときは合計量である。）は、２～９５原子％であることが好ましく、５～９０原子％であることがより好ましい。含有量が上記範囲を超えると、金属含有炭素被膜特有の、非晶質で滑らかな表面を有すると共に硬質であるという特性が失われ、半導体検査の信頼性が低下しやすくなる。一方、含有量が上記範囲を下回ると、金属添加による導電性向上効果が有効に発揮されない。
　上記金属元素のうち、好ましい金属元素は、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒであり、最も好ましい金属元素はＷである。Ｗは、その炭化物も安定であり、本発明の技術分野において汎用される金属である。
　被検体との低付着性、および接触抵抗の低減化を確実に実現するためには、上記金属元素含有炭素被膜は所定厚さを有していることが好ましく、おおむね、５０ｎｍ以上、５μｍ（＝５０００ｎｍ）以下であることが好ましい。一般に、金属元素を含まない炭素被膜は非晶質で平滑な表面を有しており、平坦面においては、炭素被膜の厚さを厚くしても表面粗さは劣化し難い。しかしながら、本発明者らの検討結果によれば、金属元素含有炭素被膜の厚さの増加により、傾斜面の平滑性が低下し、本発明で規定する上記Ｒａ１が大きくなることが分かった。また、強度や耐久性を考慮すると、金属元素含有炭素被膜は所定厚さを有していることが好ましい。一方、炭素被膜は金属に比較しては高抵抗になり、電気的接点部材の接触抵抗が大きくなる。よって、これらを考慮し、金属元素含有炭素被膜の好ましい厚さを上記範囲とした。金属元素含有炭素被膜の厚さは、より好ましくは、２００ｎｍ以上、２μｍ以下である。
　繰り返し述べるように、本発明の特徴部分は、金属元素含有炭素被膜の表面性状（Ｒａ１、好ましくはＲａ２）を制御したところにある。それ以外の構成は特に限定されず、電気的接点部材の技術分野において通常用いられるものを適宜選択して採用することができる。
　例えば、本発明における炭素被膜は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜などに代表されるように、高硬度で、耐摩耗性および摺動性に優れ、炭素被膜の全面に亘って非晶質であるものが好ましい。このような炭素被膜は、相手材とのコンタクトを繰り返しても消耗せず、相手材が付着することもなく、かつ非晶質であることによって表面の凹凸を増加させる可能性も小さいからである。
　本発明に係る電気的接点部材を構成する金属元素含有炭素被膜（さらには、好ましくは図３に示すように、炭素を含まない金属密着層を含む）は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法）、スパッタリング法およびアークイオンプレーティング法（ＡＩＰ（Ａｒｃ　Ｉｏｎ　Ｐｌａｔｉｎｇ）法）等、様々な成膜方法で形成することができる。しかしながら、電気抵抗の低い炭素被膜が形成し易いことや、炭素被膜に金属元素を導入し易いことから、スパッタリング法やＡＩＰ法を適用することが好ましい。
　特に、スパッタリング法は、良質な炭素被膜を形成することから最も好ましい。炭素被膜本来の性質では、ダイヤモンド構造やグラファイト構造があり、充分な硬度と低い電気伝導を得るためには両者の中間的な構造であるアモルファス構造が望ましい。こうした構造はスパッタリング法で最も得られ易く、また電気伝導を阻害する水素の混入も殆ど生じることはない。
　また、上記炭素被膜の下に配置される基材は、強度や導電性を考慮して、ベリリウム銅（Ｂｅ－Ｃｕ）；パラジウム（Ｐｄ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）またはこれらの合金；炭素工具鋼等が好適に用いられる。また必要に応じて、上記基材の上（炭素被膜と基材との間）にＡｕ系などのめっきが施されていても良い。
　また、上記基材またはその上のめっき（以下、「基材等」と呼ぶ）と、炭素被膜との間には、密着性を高めるための中間層が形成されていることが好ましい。基材等と炭素被膜とは本来密着性が悪いものであり、また炭素被膜は、基材等を構成する金属との熱膨張率の差に起因して成膜時に圧縮応力が残存するため、基材等との界面で剥離しやすいからである。こうした中間層としては公知のものを用いることができ、例えば、日本国特開２００２－３１８２４７号公報に記載された中間層などを参照することができる。具体的には中間層として、例えば、基材と密着性の良好な金属（例えばＮｉなど）またはその合金からなる金属密着層を少なくとも一層以上有するもの；上記金属密着層の上に、前記金属密着層の金属（例えばＮｉなど）と、上記炭素被膜に含まれる金属元素（例えばＰｄなど）と、炭素とを含む混合層を形成させたもの、などが挙げられる。この混合層は、基材側から炭素被膜側になるにつれて、上記混合層中の炭素含有量が増加し続ける傾斜層であっても良い。前記金属密着層に用いる金属は、基材等の種類によって適切なものを選択すれば良いが、基材等（特にめっき）がＡｕ系である場合はＮｉを用いることが好ましい。このように基材等に応じて適切な中間層を設けることによって、優れた耐久性を実現することができる。
　例えば後記する実施例では、図３に示すように、金属密着層（Ｃｒ）の上に混合層（Ｃｒ＋Ｃ＋Ｐｄ）を形成し、且つ、当該混合層中の元素の濃度が段階的に変化するように調整している。このような混合層の形成によって混合層中の応力も段階的に変化し、基材から混合層が剥離するのを有効に防止することができる。また、混合層中にＣｒやＰｄが含まれているため、混合層の導電性も向上する。
　本発明の電気的接点部材は、その代表的な形態としてコンタクトプローブピンが挙げられるが、そのほか、例えば、板ばね形態のものやその他の形態のものも含まれる。これらの形態のものでも、角に相当する箇所が存在する場合があり（例えば、板ばねの隅部、半球状の突起等）、上記のような剪断力が発生する場合があるからである。また、上記のようなコンタクトプローブピンにおいても、接触部分（被検体と接触する部分）の形状は様々なものが知られており、例えば２分割、３分割、４分割されたもの（あるいは、分割されていないもの）等があるが、本発明の電気的接点部材はそのいずれをも含む。
　本発明の電気的接点部材によって検査される被検体（電極）は、通常ハンダが用いられる。ハンダは基本的にＳｎを含み、このＳｎは特にコンタクトプローブピンの表面に付着しやすい。従って、被検体がＳｎまたはＳｎ合金からなる場合、本発明の電気的接点部材を適用すると、特にその効果が有効に発揮される。
　以上、詳述したように、本発明によれば、半導体素子の電気特性を検査するために用いられ、先端部で電極などの被検体に繰返し接触するコンタクトプローブなどの電気的接点部材が得られる。特に、本発明によれば、高温での繰返し検査によっても導電性が劣化しないような耐久性に優れた電気的接点部材が得られる。
　本発明には、上述した電気的接点部材を備えた検査用接続装置も包含される。上記検査用接続装置として、検査用ソケット、プローブカード、検査ユニットなどが挙げられる。
　以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
（実施例１）
　本実施例では、表２に示すように種々の試料Ｎｏ．１～４を作製し、それぞれのＲａ１およびＲａ２を測定すると共に、高温試験後の接触抵抗を測定した。
　本実施例では、下記ＡおよびＢの二種類のコンタクトプローブを用いた。詳細には、表２に示すように、Ｎｏ．１およびＮｏ．４では下記ＡおよびＢのコンタクトプローブを用い、Ｎｏ．２およびＮｏ．３では、下記Ａのコンタクトプローブのみ用いて実験を行なった。
　（Ａ）先端部が４分割されたスプリング内蔵プローブ（株式会社ヨコオ製、ＹＰＷ－６ＸＴ０３－０４７）。Ｂｅ－Ｃｕ基材の最表面にＡｕ－Ｃｏ合金でめっきされたものである。表２では「クラウン」と記載されている。
　（Ｂ）先端頂点が一つのコンタクトプローブ（株式会社ヨコオ製、ＹＰＷ－６ＸＡ０３－０６２、めっきなどの仕様は上記（Ａ）と同じ）、表２では「ペンシル」と記載されている。
　次に、以下のようにして、スパッタリング法により、基材との密着性を高めるための中間層（図３中、金属密着層および混合層）、および炭素被膜を順次成膜した。
（Ｎｏ．１）
　Ｎｏ．１は、前述した図３に示すように、基材側から順に、金属密着層（Ｎｉ、およびＣｒ）、混合層（Ｃｒ＋Ｃ＋Ｗ）、および炭素被膜（Ｃ＋Ｗ）の層構成を有するものである。Ｎｏ．1では、島津製作所製マグネトロンスパッタリング装置を用い、カソードの一部を、カソードの磁場を非平衡にしたアンバランスドマグネトロン（ＵＢＭ）に変更した。ＵＢＭを用いることによって基板近傍のプラズマ密度が増加するため、試料付近までプラズマ領域が拡大され、より高品質な被膜が形成されるようになる。
　具体的には、上記マグネトロンスパッタリング装置に、炭素（グラファイト）ターゲット、クロムターゲット、およびニッケルターゲットを配置し、これらに対抗するように上記Ａまたは上記Ｂのコンタクトプローブを設置した。各コンタクトプローブは、その使用時に電極に正対する部分をターゲットと正対するように配置すると共に、電極に接触する部分から周辺０．３ｍｍ程度のみに金属元素含有炭素被膜が付着するよう、それ以外の箇所は、治具によりマスキングした。
　また、傾斜面（コンタクトプローブの軸線に対して４５°をなす傾斜面）のＲａ１を正確に測定するため、コンタクトプローブの表面を模擬して、平坦な単結晶シリコン基板を用意し、各ターゲットに正対するように配置した。このシリコン基板を、そこから４５°傾けて保持した後に被膜を成膜した。本実施例において、シリコン基板を用いた理由は以下の２つである。
　（ａ）コンタクトプローブの表面粗さＲａは、金属元素含有炭素被膜の膜質の影響を受け易いため、基材表面や下地めっき表面の凹凸による影響を排除するため。
　（ｂ）原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、後記するようにＲａ１およびＲａ２を測定するために使用）での測定時の技術的な困難性を軽減するため。
　各ターゲットとコンタクトプローブとの間隔、および、各ターゲットとシリコン基板との間隔は、それぞれ５５ｍｍとした。
　具体的には、まず、上記Ａｕ系めっきの上に、Ｎｉを５０ｎｍおよびＣｒを５０ｎｍを、この順序で成膜した。詳細なスパッタリング条件は以下のとおりである。
　　到達真空度：６．７×１０－４Ｐａ
　　ターゲット：ＮｉターゲットおよびＣｒターゲット
　　ターゲットサイズ：φ６ｉｎｃｈ
　　Ａｒガス圧：０．１８Ｐａ（表２のとおり）
　　投入電力密度：８．４９Ｗ／ｃｍ２
　　基材バイアス：０Ｖ
　次いで、上記Ｃｒ膜の上に、ＣｒとＷを含む炭素との混合層を５００ｎｍの厚さで成膜した。具体的には、混合層において、各ターゲット（Ｃｒターゲット、および炭素ターゲットにＷのチップを載せた複合ターゲット）に投入する電力を、それぞれ徐々に変化させることによってＣｒおよびＷを含む炭素の比率を変化させた。このように金属密着層（Ｃｒ）と炭素被膜との間に段階的に濃度が変化する混合層（Ｃｒ＋Ｃ＋Ｗ）を設けることにより、膜中の応力も段階的に変化し、基材からの膜の剥離を有効に防止することができる。
　その後、Ｗを含む炭素被膜を、４００ｎｍの厚さで成膜した［Ｎｏ．１における金属元素含有炭素被膜（混合層＋Ｗを含む炭素被膜）の膜厚は合計で９００ｎｍ、表２を参照］。詳細なスパッタリング条件は以下のとおりである。ここでは、Ｗを含む炭素被膜の成膜全般に亘って、以下のとおり、ＤＣ－バイアス電圧を印加した。
　　ターゲット：炭素ターゲットにＷのチップを載せた複合ターゲット
　　Ａｒガス圧：０．１８Ｐａ（表２のとおり）
　　投入電力密度：８．４９Ｗ／ｃｍ２
　　基材バイアス：－４０Ｖ
　　ターゲットサイズ：φ６ｉｎｃｈ
（Ｎｏ．２）
　Ｎｏ．２は、上記Ｎｏ．１と同様、基材側から順に、金属密着層（Ｎｉ、およびＣｒ）、混合層（Ｃｒ＋Ｃ＋Ｗ）、および炭素被膜（Ｃ＋Ｗ）の層構成を有する。Ｎｏ．２はほぼ上記Ｎｏ．１と同様の方法で作製した。Ｎｏ．２が上記Ｎｏ．１と異なる点は、Ｗを含む炭素被膜の成膜時におけるＡｒガス圧を、０．３３Ｐａ（表２のとおり）とし、且つ、基材バイアスを０Ｖ（バイアス電圧を印加せず）としたことである。
（Ｎｏ．３）
　Ｎｏ．３は、上記Ｎｏ．１およびＮｏ．２と同様、基材側から順に、金属密着層（Ｎｉ、およびＣｒ）、混合層（Ｃｒ＋Ｃ＋Ｗ）、および炭素被膜（Ｃ＋Ｗ）の層構成を有する。Ｎｏ．３が上記Ｎｏ．２と異なる点は、金属元素含有炭素被膜（混合層＋Ｗを含む炭素被膜）の膜厚が合計で１５００ｎｍ（表２を参照）となるように成膜時間を変化させて成膜した点である。
（Ｎｏ．４）
　Ｎｏ．４は、基材側から順に、金属密着層（Ｃｒ）、混合層（Ｃｒ＋Ｃ＋Ｗ）、および炭素被膜（Ｃ＋Ｗ）の層構成を有するものである。Ｎｏ．４では、上記Ｎｏ．１～Ｎｏ．３とは異なり、バランスドマグネトロン（ＢＭ）のカソードを用いた。
　具体的には、島津製作所製マグネトロンスパッタリング装置を用い、Ｃｒの層を５０ｎｍの厚さで成膜した。詳細なスパッタリング条件は以下のとおりである。
　　到達真空度：６．７×１０－４Ｐａ
　　ターゲット：Ｃｒターゲット
　　ターゲットサイズ：φ６ｉｎｃｈ
　　Ａｒガス圧：０．３９Ｐａ（表２のとおり）
　　投入電力密度：５．６６Ｗ／ｃｍ２
　　基材バイアス：０Ｖ
　次いで、上記Ｃｒ膜の上に、ＣｒとＷを含む炭素との混合層を１００ｎｍの厚さで成膜した。具体的には、混合層において、各ターゲット（Ｃｒターゲット、および炭素ターゲットにＷのチップを載せた複合ターゲット）に投入する電力を調整することにより、ＣｒおよびＷを含む炭素の比率を変化させた。このように金属密着層（Ｃｒ）と炭素被膜との間に段階的に濃度が変化する混合層（Ｃｒ＋Ｃ＋Ｗ）を設けることにより、膜中の応力も段階的に変化し、基材からの膜の剥離を有効に防止することができる。
　その後、Ｗを含む炭素被膜を８００ｎｍ成膜した。詳細なスパッタリング条件は以下のとおりである。
　　ターゲット：炭素ターゲットにＷのチップを載せた複合ターゲット
　　Ａｒガス圧：０．３９Ｐａ（表２のとおり）
　　投入電力密度：５．６６Ｗ／ｃｍ２）
　　基材バイアス：０Ｖ
　　ターゲットサイズ：φ６ｉｎｃｈ
（表面性状Ｒａの測定）
　本実施例では、Ｒａ１およびＲａ２の測定を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｆｏｒｃｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ））装置を用いて行なった。ＡＦＭによれば、レーザー顕微鏡では検出できなかった微細な凹凸についても検出できる。
　具体的には、Ｒａ１およびＲａ２は、以下のようにして測定した。
　　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の走査型プローブ顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｐｒｏｂｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を使用
　　観察モード：タッピングモードＡＦＭ
　　測定範囲：３μｍ×３μｍ
　　測定雰囲気：大気中
（高温での繰返し接触後の接触抵抗の測定）
　上記のようにして得られた各試料について、８５℃に加熱したＳｎ電極（Ｃｕ合金の上にＳｎを１０μｍ程度めっきしたもの）に対して、１万回の接触と通電を行ない、コンタクトプローブ先端へのＳｎ付着による接触抵抗値を測定した。この測定は、Ｓｎ電極に２本の線を接続し、またコンタクトプローブの反対側に接触するＡｕ電極にも２本の線を接続し、それぞれ各１本に電流を印加し、残りの各一本間の電圧を測定するいわゆるケルビン接続によりコンタクトプローブ自身＋上下電極との接触抵抗＋上下電極の内部抵抗を測定し、それ以外の抵抗成分はキャンセルできる方法によって行った。
　具体的には、１００回の接触ごとに１回の頻度で１００ｍＡの通電を行い、そのとき発生する電圧に基づき、接触抵抗を測定し、８５℃で１万回（１００００回）の接触を行なうようにした。そして1回目の接触時の接触抵抗値、１０１回目の接触時の接触抵抗値、・・・１０００１回目の接触時の接触抵抗値を測定した。同様の操作を２回繰返し（ｎ＝２）、接触抵抗値がすべて１００ｍΩ以下のものを○、一つでも１００ｍΩを超えたものを×とした。
　これらの結果を表２にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２より、以下のように考察することができる。
　まず、Ｎｏ．１およびＮｏ．２は、いずれもＲａ１（傾斜角４５°）が１．７４ｎｍ、２．２３ｎｍと小さく制御されているため、高温試験後も良好な接触抵抗を維持することができた。
　これに対し、Ｎｏ．３は、Ｒａ１（傾斜角４５°）が３．３２ｎｍと、上記Ｎｏ．１やＮｏ．２に比べて大きくなり、高温試験後の接触抵抗が大きく増加した。これは、Ｎｏ．３はＮｏ．１に比べて、金属元素含有炭素被膜の膜厚が厚くなっており、且つ、上記金属元素含有炭素被膜成膜時のガス圧も高く、バイアス電圧を印加しなかったことが、複合的に作用したためと推察される。
　なお、Ｎｏ．２は、上記Ｎｏ．３と同様、バイアス電圧を印加せず、ガス圧も高かったが、金属元素含有炭素被膜の膜厚が上記Ｎｏ．１と同様に薄かったため、良好な特性が発揮されたものと考えられる。
　また、Ｎｏ．４も、Ｒａ１（傾斜角４５°）が２．８４ｎｍと、上記Ｎｏ．２に比べて大きくなり、やはり、高温試験後の接触抵抗が大きく増加した。その理由は、Ｎｏ．４はＮｏ．２に比べて、金属元素含有炭素被膜の膜厚は同じであるが、上記金属元素含有炭素被膜成膜時のガス圧は若干高く、ＵＢＭカソードを使用しておらず、バイアス電圧を印加しなかったことが、複合的に作用したためと推察される。なお、密着層の厚さについて、Ｎｏ．４では５０ｎｍと、他のＮｏ．１～３（密着層の厚さ１００ｎｍ）に比べて薄い。本発明者らの実験結果によれば、密着層の厚みが５０～１００ｎｍの範囲内では、Ｒａ１はほとんど変化せず、Ｒａ１に及ぼす影響は実質的に見られないことが確認されている（表には示さず）。
　これらの結果から、本実施例における条件下では、Ｒａ１をおおむね２．７ｎｍ以下に制御することが有効であることが分かる。また、Ｒａ１の調整には、金属元素含有炭素被膜の膜厚、ＵＢＭカソードの使用、バイアス電圧の印加の少なくとも一つを適切に制御することが有効であることが確認された。
　さらに上記Ｎｏ．３およびＮｏ．４の結果より、所望とする特性を発揮させるためには、単にＲａ２を小さくするだけでは不十分であり、Ｒａ１を小さくすることが不可欠であることも確認された。
（実施例２）
　本実施例では、混合層を除く炭素被膜（具体的には、Ｗを含む炭素被膜）の成膜の際に印加するバイアス電圧の印加方法が、Ｒａ１（更にはＲａ２）に及ぼす影響を調べた。
　具体的には、表３のＮｏ．５は、前述した表２のＮｏ．１において、Ｗを含む炭素被膜の成膜時におけるＤＣ－バイアス印加時の厚みを変えたものである。詳細は以下のとおりである。
　Ｎｏ．１：バイアス電圧（－４０Ｖ）を、Ｗを含む炭素被膜の成膜時から印加し、厚みが４００ｎｍになるまで印加し続けた。よって、バイアス電圧印加時の厚みは、表３に示すように４００ｎｍである。
　Ｎｏ．５：Ｗを含む炭素被膜の厚みは、上記Ｎｏ．１と同様、４００ｎｍであるが、バイアス電圧は、上記被膜の厚みが３６０ｍｍになるまでは印加しなかった。その後、バイアス電圧を印加した上で、４０ｎｍの被膜を成膜した。よって、バイアス電圧印加時の厚みは、表３に示すように４０ｎｍである。
　次に、表３のＮｏ．５について、上記Ｎｏ．１と同様に表面粗さ（Ｒａ１およびＲａ２）および高温試験後の接触抵抗値を調べた。なお、Ｎｏ．５では、上記（Ａ）のコンタクトプローブ（クラウン型）のみを用いて実験を行なった。
　これらの結果を表３に併記する。表３には、参考のため、前述した表２のＮｏ．１の結果も併記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示すように、バイアス電圧を印加して成膜した上記被膜の厚みを、４００ｎｍ（Ｎｏ．１）から４０ｎｍ（Ｎｏ．５）に変えた場合、Ｒａ１は１．７４ｎｍ（Ｎｏ．１）から１．８７ｎｍ（Ｎｏ．５）と増加した。ただし、この厚みも本発明で規定する好ましい値以下であるため、高温試験後も良好な接触抵抗を維持することができた。
　上記実験結果より、バイアス電圧の印加方法を変えることでも、Ｒａ１を適切に調整できることが分かった。
　なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。本出願は２０１２年１２月１４日出願の日本特許出願（特願２０１２－２７４１１７）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (6)

  1. 　被検体に繰返し接触する電気的接点部材であって、
    　前記被検体と接触する前記電気的接点部材の表面は、金属元素を含有する金属元素含有炭素被膜で構成されており、
    　前記金属元素含有炭素被膜について、前記電気的接点部材の軸線に対して４５°をなす傾斜面に形成された金属元素含有炭素被膜の表面粗さＲａ１が一定の値以下であることを特徴とする電気的接点部材。
  2. 　前記Ｒａ１は２．７ｎｍ以下である請求項１に記載の電気的接点部材。
  3. 　前記金属元素含有炭素被膜の厚さは５０ｎｍ以上、５０００ｎｍ以下である請求項１または２に記載の電気的接点部材。
  4. 　前記金属元素含有炭素被膜中に含まれる前記金属元素は、タングステン、タンタル、モリブデン、ニオブ、チタン、クロム、パラジウム、ロジウム、白金、ルテニウム、イリジウム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、マンガン、鉄、コバルト、およびニッケルよりなる群から選択される少なくとも一種である請求項１または２に記載の電気的接点部材。
  5. 　前記被検体は、ＳｎまたはＳｎ合金からなるものである請求項１または２に記載の電気的接点部材。
  6. 　請求項１または２に記載の電気的接点部材を複数個有する検査用接続装置。
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